江东灌区青岗排干倒虹吸设计方案

2013-08-06王维国刘倩楠

黑龙江水利科技 2013年11期

陈萍，王维国，刘倩楠

(1.齐齐哈尔市水政监察支队，黑龙江齐齐哈尔 161000;2.齐齐哈尔市江东灌涝区工程管理处，黑龙江齐齐哈尔 161000;3.齐齐哈尔市水利勘测设计研究院;黑龙江齐齐哈尔 161000)

1 工程概况

青岗排干为江东灌区中部排水区主要排水干沟，上游有东三家子排干和东三家子支沟，主要为水田排水。二条排干都要通过倒虹吸穿过中引八干渠，泄入乌裕尔河。

现状工程位置东三家子、青岗倒虹吸复核流量分别是2.05 m3/s和4.55 m3/s，而设计排水流量东三家子排干为7.9 m3/s，青岗排干为9.9 m3/s，排干设计流量大，而倒虹吸过流能力小，所以现有建筑物工程规模根本满足不了排水要求，造成排干排水不畅，积水、顶托，成为滞洪区，附近草原和耕地受淹［1］。

2 工程布置

根据灌区节水改造规划，需要增加倒虹吸，加大过流能力。扩建青岗倒虹吸位于现有倒虹吸上游50 m 处，为钢筋混凝土箱涵结构，设计流量11.15 m3/s。由进口段、洞身段和出口段组成。

2.1 进口段

上游护砌采用预制混凝土板，长度为10 m，板厚0.1 m，下设砂砾石垫层0.2 m，无纺布一层。

进口陡坡渐变段为钢筋混凝土U 型槽结构，矩形断面，长9 m，底宽4.4～8.0 m，底坡1∶5，底部高程141.10～139.30 m，墙顶高程143.33 m，底板厚1.0 m，墙顶宽0.3 m，底宽0.6～1.0 m。进口两侧接悬臂式挡土墙。

压力前池为钢筋混凝土U 型槽结构，矩形断面，长8 m，底宽4.4 m，底部高程139.30 m，墙顶高程143.33 m，底板厚1.0 m，墙顶宽0.3 m底宽1.0 m。

2.2 洞身段

洞身为钢筋混凝土箱涵结构，总长72 m，分9节，每节长8 m，洞身断面为2 孔2.0 ×1.8 m(宽×高)，洞顶板、侧墙、隔墙厚0.4 m，底板厚0.6 m。

第一节洞为斜坡洞，坡比1∶5.5，洞底高程139.30～137.85 m，其余洞段为平洞，最后一节洞出口处设闸室，闸室长2 m，闸墩高3.0 m，闸墩顶高程140.85 m，闸室上部设工作桥和人行桥与八干渠左堤顶相接。闸门为2 扇铸铁闸门，配2 台10 t螺杆式启闭机。

2.3 出口段

出口消力池为钢筋混凝土U 型槽结构，矩形断面，长10 m，底宽5 m，底部高程137.85 m，墙顶高程140.85 m，消力池底板厚0.8 m，墙顶宽0.3 m 底宽0.8 m。

出口渐变段为钢筋混凝土U 型槽结构，矩形断面，长8.9 m，底宽5 m，底坡1∶5，底部高程137.85～139.63 m，墙顶高程140.85 m，底板厚0.8 m，墙顶宽0.3 m底宽0.5～0.8 m。进口两侧接悬臂式挡土墙。

下游护砌长度为10 m，排干深槽护砌采用干砌石结构，厚度为0.3 m，下设碎石垫层0.1 m，砂砾石垫层0.1 m，无纺布一层。出口段排干滩槽以上沟道采用混凝土板护砌。下设砂砾石垫层0.2 m，无纺布一层。

3 水力计算

3.1 东三家子和青岗倒虹吸流量复核

东三家子排干和东三家子支沟10 a一遇设计流量为7.88 m3/s，青岗排干末端10 a一遇设计流量为9.87 m3/s。交叉涵断面型式均为单孔方形，孔口尺寸1.6 ×1.8 m，洞长45.2 m。

根据《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》SL482—2011 计算倒虹吸过水能力。计算公式为:

式中:Q 为倒虹吸设计流量，m3/s;μ 为流量系数;ω为倒虹吸过水断面面积，m2，4m2;g 为重力加速度，m/s2;Z 为上、下游水位差，m;∑ξ 为局部水头损失系数的总和，包括进口、出口段等损失系数;L 为包括进出口斜坡段在内的倒虹吸总长度，m;R 为水力半径，m;C 为谢才系数，m1/2/s。